电容器异常跳闸的分析与处理

摘要：在电力系统运行过程中，时常会发生故障，为保证非故障系统及设备的正常运行，各级保护装置会立即断开故障设备，保证系统的稳定，但有些故障并非设备本身引起，而是受到系统的扰动引起。故笔者对本单位发生的电容器异常跳闸的事故进行了详细的分析，对故障的原因与处理措施进行了总结，以供参考。 关键词：电容器；保护跳闸；原因分析；处理对策

1引言

电容器是一种静止的无功补偿装置，它的主要作用是向电力系统提供无功功率，减少系统能量损耗，改善电压质量，提高功率因数，对提高电能质量有着举足轻重的作用，是保障电力系统经济安全运行的重要设备。在长期运行工作中，因为运行环境、人为因素以及设计方面的问题，电容器故障屡有发生，严重影响了电网设备的稳定运行。但在电容器实际运行过程中发生的故障发现，并非所有的事故跳闸都是由电容器本身故障引起，如不能认真分析故障原因，对电网设备及电容器本身都会埋下安全隐患。 2.电力电容器的种类

电力电容器的种类很多，按电压等级分，可分为高、低压两种；按相数分，可分为单相和三相；按安装方式分为户内式与户外式；按所用介质又可分为固体介质与液体介质两种。固体介质包括电容器纸、电缆纸和聚丙烯薄膜等，液体介质包括电容器油、氯化联苯、蓖麻油、硅油、十二烷基苯和矿物油。无论哪种电容器都是全密封装置，密封不严，则空气、水分和杂质都可能侵入油箱内部，电容器进水后就会造成绝缘击穿，缺油进入空气会使绝缘受潮、老化，其危害极大，因此电容器是不允许渗漏油的。 3.影响电力电容器运行的因素 3.1电容器运行的电压

电容器的无功功率、发热和损耗正比于其运行电压的平方。长期过电压运行会使电容器温度过高，加速绝缘介质的老化而缩短电容器的使用寿命甚至损坏。在运行过程中，由于电压调整、负荷变化或者分合闸操作等一系列因素引起系统的波动会产生过电压，电容器的连续工作电压不得大于1.05倍的额定电压。最高运行电压不得超过10%的额定电压。但是不能超过允许过电压的时间限度。 3.2电容器运行的温度

电容器的运行温度过高，会加速介质的老化影响其使用寿命，甚至会引起电容介质的击穿，造成电容器的损坏。可见，温度是保证电容器安全稳定运行和正常使用寿命的重要条件之一。因此，运行中必须始终确保电容器工作在允许温度内，按厂家规定一般电容器运行的环境温度不应高于零上40度，或低于零下40度。 3.3电容器运行的电流

电容器运行中的过电流，除了由过电压引起的工频过电流外，还有由电网高次谐波电压引起的过电流。所以，通常在电容器的设计中，最高不应超过额定电流的1.3倍，运行中的电容器三相电流应基本平衡，不平衡电流不宜超过5%，可超出额定电流的30%，长期运行10%是允许工频过电流，另外的20%则是给高次谐波电压引起的过电流所留的。 4.常见的电容器故障 4.1电容器发出异响

电容器是一种无励磁结构的静止电器。正常情况下，电容器运行是无任何声响的。当电容器发生内部故障时，会产生发电的声音及其它异常声响，此时应立刻停运检查。 4.2电容器外壳膨胀变形

当电容器长期处于过电压或者过电流运行时，由于内部绝缘击穿放电及介质分解出大量游离气体，会使密封的电容器外壳内部压力骤增，从而导致外壳鼓起变形，这是电容器产生故障的征兆，此时必须予以重视并及时更换处理。 4.3电容器渗漏油

这是电容器最常见的故障现象，一般是由于电容器自身质量问题、缺乏运行维护所导致

的。电容器出现漏油现象应特别注意其运行状况，定期试验，条件允许应尽早更换新的电容器。

4.4电容器运行温度过高

电容器在长时间过压过流运行时，室内通风条件差，常常会引起电容器运行温度过高，环境温度不得超过正负40度，此外，电容器内部介质老化、绝缘击穿等故障也会导致电容器运行温度升高。运行中若室内环境温度正常，电容器温度仍处于高温状态，则电容器应立刻停运，待试验检查无误后方可运行。 4.5电容器绝缘子闪络放电

电容器绝缘子表面过脏或有裂纹的时候，会有闪络放电现象。此时应及时对电容器进行检查清扫。

4.6电容器爆炸

当电容器内部元件或者外部绝缘出现严重的缺陷时，电容器会因内部释放很大的能量而爆炸，这是最严重电容器的故障。 5.电容器故障的处理

5.1遇到下列故障之一者，应立即停用电容器组，并报告调度，联系相关人员进行处理： （1）电容器接头严重过热或电容器外壳示温蜡片熔化；（2）电容器套管发生破裂并有闪络放电；（3）电容器严重喷油或起火；（4）电容器外壳膨胀变形或严重漏油；（5）三相电流不平衡超过10%以上；（6）电容器内部有异常声响；（7）集合式电容器已看不见油位，压力出现异常。

5.2当电容器熔断器熔断后，应立即向调度员汇报，待取得调度员同意更换熔断器后，拉开电容器的断路器和隔离开关，同时对其进行充分放电，并做好有关安全措施。检查电容器套管有无闪络痕迹，外壳是否变形、漏油，接地汇流排有无短路现象等，最后用绝缘电阻表（摇表）检查电容器极间和极对地的绝缘电阻值是否合格，若未发现故障现象，就可换上符合规格的熔断器后将电容器投入运行。如果送电后熔断器仍熔断，则应拆出故障电容器，为了确保三相电容值平衡，还应拆出另外两项的非故障相的部分电容。再拆除对地安全保护措施，然后恢复电容器组的供电。

5.3电容器断路器跳闸（熔断器未熔断）。电容器开关跳闸后应检查断路器、电流互感器电力电缆及电容器外部情况，若无异常现象，可以试送一次。否则应该对保护做全面通电试验，如果还查不出原因，就需要拆开电容器联线逐相逐个检查试验。未查明原因之前不得再试送。

5.4电容器爆炸、起火断路器而跳闸时，首先断开隔离开关将电容器组退出运行。

5.5自动投切的电容器组，当发现自动装置失灵时，应将其停用，改为手动同时报告给有关部。

5.6母线失压时，联切未动作或无联切装置时，应该立即用手动将电容器组退出运行。 5.7电容器本身温度超过制造厂家的规定时，应该将其退出运行。

5.8电容器着火及引线发热。电容器着火时首先断开电容器电源，并在离着火的电容器较远一端进行放电，经接地后确保安全情况下用干粉灭火剂等灭火。运行中的电容器引线如果发热至暗红，则必须立即退出运行，避免事故扩大。 6工程实例

某供电服务中心所属220kV变电站带的4座35kV变电所，在10kV侧分别装有多台BWF－11/3900kvar和1200kvar容量的电容器组，所带负荷性质均为高压压缩机、配电变压器，某年内多次发生在运行的电容器组过流保护动作跳闸情况，（过流值整定为1.6倍额定电流，时限0.5S），动作值为1.7-1.8倍的额定电流，运行人员检查电容器组未发现异常，检修人员初步怀疑电容器内部有故障，经对跳闸的电容器安装的CT极性、变比及保护回路和定值反复进行检测，并未发现问题，保护传动试验也正常，重新投入运行时一切正常，经调取故障录波发现，故障录波显示电流波形存在有大量的谐波分量，经与同系统的其他4座站结合，同时间存在站内投运35kV主变压器或站用变的操作，分析为谐波造成电容器过流保护动作跳闸。 7原因分析

通过分析故障录波，发现故障电流存在谐波分量，主要以三次谐波为主，经过保护人员查找资料深入分析，在大容量变压器合闸时会产生励磁涌流，而励磁涌流中，包含着很高的

谐波分量，其中以二、三次谐波为主。由于此变电站的无功补偿装置，配置电抗率为6%的串联电抗器，6%的电抗率虽然能对5次及以上谐波有抑制作用，但在3次谐波下使串联电抗器与补偿电容器的阻抗成容性，出现谐波电流放大现象，所以当上级变电站变压器合闸产生大量谐波时，该站无法有效消除系统产生的谐波，上级变电站主变投运时产生的励磁涌流中的谐波波及该站10kV网络，由于网络的高次谐波施加于电容器组后，由于谐波频率高，使电容器的容抗减小，通过电容器组的电流增大，即在基波电流的基础上，又增加了谐波分量，基波与谐波幅值叠加后，出现尖峰值较高的电流，使电流波形发生严重的畸变，特别是当系统的谐波频率达到某一特定值时，电容器可能会与系统发生并联谐振或导致该次谐波电流放大到几倍甚至数十倍，因此当电容器运行电流超过保护整定电流时，其保护将动作跳闸。 8分析结果

通过以上分析，可以得出结论，电力电容器非故障状态下过流保护动作跳闸的主要原因是系统内投入了较大容量的变压器，造成了系统内电压的突变和大量的谐波分量。这是引起事故的根本原因，从保护动作情况看与电容器自身故障造成的相同，但从触发根源上有很大的区别，保护人员不仔细地分析故障录波无法确切地发现故障根源。 9应对措施

9.1为避免电容器受上级电网扰动影响而造成保护动作跳闸，经查继电保护有关资料，可以通过提高过流保护的时限而躲过扰动的影响，但因该处所属变电站已是电网末端，各级保护时限较小，再增加过流保护时限会造成各级保护无法配合，因此我们决定将电容器过电流保护定值调整到额定电流的2～2.5倍，使其能躲过因系统电压波动而引起的过电流。

9.2在一般情况下，电力系统的高次谐波电流主要是3、5、7……奇次分量，因此我们主要考虑奇次谐波对电容器的影响，在10kV母线上安装滤波器以吸收网络中各次谐波电流，改善电压质量。

9.3为限制谐波对电容器的侵害，考虑电抗器与电容器相串联，其感抗值的选择应该在可能产生任何谐波下均使电容器回路的总电抗对谐波为感抗而不是容抗，从而消除谐波产生的影响。 参考文献：

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